A depth-integrated 2D coastal and estuarine model with conformal boundary-fitted mesh generation

Details are given of the development and application of a 2D depth-integrated, conformal boundary-fitted, curvilinear model for predicting the depth-mean velocity field and the spatial concentration distribution in estuarine and coastal waters. A numerical method for conformal mesh generation, based on a boundary integral equation formulation, has been developed. By this method a general polygonal region with curved edges can be mapped onto a regular polygonal region with the same number of horizontal and vertical straight edges and a multiply connected region can be mapped onto a regular region with the same connectivity. A stretching transformation on the conformally generated mesh has also been used to provide greater detail where it is needed close to the coast, with larger mesh sizes further offshore, thereby minimizing the computing effort whilst maximizing accuracy. The curvilinear hydrodynamic and solute model has been developed based on a robust rectilinear model. The hydrodynamic equations are approximated using the ADI finite difference scheme with a staggered grid and the solute transport equation is approximated using a modified QUICK scheme. Three numerical examples have been chosen to test the curvilinear model, with an emphasis placed on complex practical applications

Restricting microbial exposure in early life negates the immune benefits associated with gut colonization in environments of high microbial diversity

Background: Acquisition of the intestinal microbiota in early life corresponds with the development of the mucosal immune system. Recent work on caesarean-delivered infants revealed that early microbial composition is influenced by birthing method and environment. Furthermore, we have confirmed that early-life environment strongly influences both the adult gut microbiota and development of the gut immune system. Here, we address the impact of limiting microbial exposure after initial colonization on the development of adult gut immunity. Methodology/Principal Findings: Piglets were born in indoor or outdoor rearing units, allowing natural colonization in the immediate period after birth, prior to transfer to high-health status isolators. Strikingly, gut closure and morphological development were strongly affected by isolator-rearing, independent of indoor or outdoor origins of piglets. Isolator-reared animals showed extensive vacuolation and disorganization of the gut epithelium, inferring that normal gut closure requires maturation factors present in maternal milk. Although morphological maturation and gut closure were delayed in isolatorreared animals, these hard-wired events occurred later in development. Type I IFN, IL-22, IL-23 and Th17 pathways were increased in indoor-isolator compared to outdoor-isolator animals during early life, indicating greater immune activation in pigs originating from indoor environments reflecting differences in the early microbiota. This difference was less apparent later in development due to enhanced immune activation and convergence of the microbiota in all isolator-reared animals. This correlated with elevation of Type I IFN pathways in both groups, although T cell pathways were still more affected in indoor-reared animals. Conclusions/Significance: Environmental factors, in particular microbial exposure, influence expression of a large number of immune-related genes. However, the homeostatic effects of microbial colonization in outdoor environments require sustained microbial exposure throughout development. Gut development in high-hygiene environments negatively impacts on normal succession of the gut microbiota and promotes innate immune activation which may impair immune homeostasis.

Preconditioning 2D integer data for fast convex hull computations

In order to accelerate computing the convex hull on a set of n points, a heuristic procedure is often applied to reduce the number of points to a set of s points, s ≤ n, which also contains the same hull. We present an algorithm to precondition 2D data with integer coordinates bounded by a box of size p × q before building a 2D convex hull, with three distinct advantages. First, we prove that under the condition min(p, q) ≤ n the algorithm executes in time within O(n); second, no explicit sorting of data is required; and third, the reduced set of s points forms a simple polygonal chain and thus can be directly pipelined into an O(n) time convex hull algorithm. This paper empirically evaluates and quantifies the speed up gained by preconditioning a set of points by a method based on the proposed algorithm before using common convex hull algorithms to build the final hull. A speedup factor of at least four is consistently found from experiments on various datasets when the condition min(p, q) ≤ n holds; the smaller the ratio min(p, q)/n is in the dataset, the greater the speedup factor achieved.

Role of Surfactants in Carbon Nanotubes Density Gradient Separation

Several strategies aimed at sorting single-walled carbon nanotubes (SWNT) by diameter and/or electronic structure have been developed in recent years. A nondestructive sorting method was recently proposed in which nanotube bundles are dispersed in water-surfactant solutions and submitted to ultracentrifugation in a density gradient. By this method, SWNTs of different diameters are distributed according to their densities along the centrifuge tube. A mixture of two anionic amphiphiles, namely sodium dodecylsulfate (SIDS) and sodium cholate (SC), presented the best performance in discriminating nanotubes by diameter. We present molecular dynamics studies of the water-surfactant-SWNT system. The simulations revealed one aspect of the discriminating power of surfactants: they can actually be attracted toward the interior of the nanotube cage. The binding energies of SDS and SC on the outer nanotube surface are very similar and depend weakly on diameter. The binding inside the tubes, on the contrary, is strongly diameter dependent: SDS fits best inside tubes with diameters ranging from 8 to 9 angstrom, while SC is best accommodated in larger tubes, with diameters in the range 10.5-12 angstrom. The dynamics at room temperature showed that, as the amphiphile moves to the hollow cage, water molecules are dragged together, thereby promoting the nanotube filling. The resulting densities of filled SWNT are in agreement with measured densities.

Thermoluminescence properties of natural zoisite mineral under gamma-irradiations and high temperature annealing

Natural silicate mineral of zoisite, Ca(2)Al(3)(SiO(4))(Si(2)O(7))O(OH), has been investigated concerning gamma-radiation, UV-radiation and high temperature annealing effects on thermoluminescence (TL). X-ray diffraction (XRD) measurement confirmed zoisite structure and X-ray fluorescence (XRF) analysis revealed besides Si, Al and Ca that are the main crystal components, other oxides of Fe, Mg, Cr, Na, K, Sr, Ti, Ba and Mn which are present in more than 0.05 wt%. The TL glow curve of natural sample contains (130-150), (340-370) and (435-475)degrees C peaks. Their shapes indicated a possibility that they are result of composition of two or more peaks strongly superposed, a fact confirmed by deconvolution method. Once pre-annealed at 600 degrees C for 1 h, the shape of the glow curves change and the zoisite acquires high sensitivity. Several peaks between 100 and 400 degrees C appear superposed, and the high temperature peak around 435 degrees C cannot be seen. The ultraviolet radiation, on the other hand, produces one TL peak around 130 degrees C and the second one around 200 degrees C and no more. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

An alternative approach for general covariant Horava-Lifshitz gravity and matter coupling

Recently, in [3] Horava and Melby-Thompson proposed a nonrelativistic gravity theory with extended gauge symmetry that is free of the spin-0 graviton. We propose a minimal substitution recipe to implement this extended gauge symmetry which reproduces the results obtained by them. Our prescription has the advantage of being manifestly gauge invariant and immediately generalizable to other fields, like matter. We briefly discuss the coupling of gravity with scalar and vector fields found by our method. We show also that the extended gauge invariance in gravity does not force the value of. to be lambda = 1 as claimed in [3]. However, the spin-0 graviton is eliminated even for general lambda.

Enzyme activity of horseradish peroxidase immobilized in chitosan matrices in alternated layers

The successful immobilization of enzymes such as horseradish peroxidase (HRP) in solid films is essential for applications in sensors and for fundamental studies aimed at identifying possible biotechnological devices. In this study we show that HRP can be immobilized in alternated layers with chitosan as the template material. The activity of HRP in HRP/chitosan films was preserved for several weeks, and could be detected optically upon monitoring the reaction with pyrogallol. The morphology of the film displayed stripes that disappeared after reaction with pyrogallol. Though the activity in the HRP/chitosan film was lower than in a homogeneous solution or in an LB film investigated earlier, the response was linear for a considerable period of time, which may be advantageous for sensing hydrogen peroxide. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

A general treatment of geometric phases and dynamical invariants

Based only on the parallel-transport condition, we present a general method to compute Abelian or non-Abelian geometric phases acquired by the basis states of pure or mixed density operators, which also holds for nonadiabatic and noncyclic evolution. Two interesting features of the non-Abelian geometric phase obtained by our method stand out: i) it is a generalization of Wilczek and Zee`s non-Abelian holonomy, in that it describes nonadiabatic evolution where the basis states are parallelly transported between distinct degenerate subspaces, and ii) the non-Abelian character of our geometric phase relies on the transitional evolution of the basis states, even in the nondegenerate case. We apply our formalism to a two-level system evolving nonadiabatically under spontaneous decay to emphasize the non- Abelian nature of the geometric phase induced by the reservoir. We also show, through the generalized invariant theory, that our general approach encompasses previous results in the literature. Copyright (c) EPLA, 2008.

Digital spiral analysis for objective assessment of fine motor timing variability in Parkinson's disease

OBJECTIVES: To develop a method for objective assessment of fine motor timing variability in Parkinson’s disease (PD) patients, using digital spiral data gathered by a touch screen device. BACKGROUND: A retrospective analysis was conducted on data from 105 subjects including65 patients with advanced PD (group A), 15 intermediate patients experiencing motor fluctuations (group I), 15 early stage patients (group S), and 10 healthy elderly subjects (HE) were examined. The subjects were asked to perform repeated upper limb motor tasks by tracing a pre-drawn Archimedes spiral as shown on the screen of the device. The spiral tracing test was performed using an ergonomic pen stylus, using dominant hand. The test was repeated three times per test occasion and the subjects were instructed to complete it within 10 seconds. Digital spiral data including stylus position (x-ycoordinates) and timestamps (milliseconds) were collected and used in subsequent analysis. The total number of observations with the test battery were as follows: Swedish group (n=10079), Italian I group (n=822), Italian S group (n = 811), and HE (n=299). METHODS: The raw spiral data were processed with three data processing methods. To quantify motor timing variability during spiral drawing tasks Approximate Entropy (APEN) method was applied on digitized spiral data. APEN is designed to capture the amount of irregularity or complexity in time series. APEN requires determination of two parameters, namely, the window size and similarity measure. In our work and after experimentation, window size was set to 4 and similarity measure to 0.2 (20% of the standard deviation of the time series). The final score obtained by APEN was normalized by total drawing completion time and used in subsequent analysis. The score generated by this method is hence on denoted APEN. In addition, two more methods were applied on digital spiral data and their scores were used in subsequent analysis. The first method was based on Digital Wavelet Transform and Principal Component Analysis and generated a score representing spiral drawing impairment. The score generated by this method is hence on denoted WAV. The second method was based on standard deviation of frequency filtered drawing velocity. The score generated by this method is hence on denoted SDDV. Linear mixed-effects (LME) models were used to evaluate mean differences of the spiral scores of the three methods across the four subject groups. Test-retest reliability of the three scores was assessed after taking mean of the three possible correlations (Spearman’s rank coefficients) between the three test trials. Internal consistency of the methods was assessed by calculating correlations between their scores. RESULTS: When comparing mean spiral scores between the four subject groups, the APEN scores were different between HE subjects and three patient groups (P=0.626 for S group with 9.9% mean value difference, P=0.089 for I group with 30.2%, and P=0.0019 for A group with 44.1%). However, there were no significant differences in mean scores of the other two methods, except for the WAV between the HE and A groups (P<0.001). WAV and SDDV were highly and significantly correlated to each other with a coefficient of 0.69. However, APEN was not correlated to neither WAV nor SDDV with coefficients of 0.11 and 0.12, respectively. Test-retest reliability coefficients of the three scores were as follows: APEN (0.9), WAV(0.83) and SD-DV (0.55). CONCLUSIONS: The results show that the digital spiral analysis-based objective APEN measure is able to significantly differentiate the healthy subjects from patients at advanced level. In contrast to the other two methods (WAV and SDDV) that are designed to quantify dyskinesias (over-medications), this method can be useful for characterizing Off symptoms in PD. The APEN was not correlated to none of the other two methods indicating that it measures a different construct of upper limb motor function in PD patients than WAV and SDDV. The APEN also had a better test-retest reliability indicating that it is more stable and consistent over time than WAV and SDDV.

Barnmorskors strategier för att främja fysisk aktivitet under graviditeten : En Kvalitativ Intervjustudie

Fysisk aktivitet är viktigt för att främja hälsa och förebygga ohälsa och bör även rekommenderas till kvinnor under graviditeten. Barnmorskan har en central roll i det hälsofrämjande arbetet då hon ibland är den enda hälso- och sjukvårdspersonal som träffar kvinnan under graviditeten. Det finns rekommendationer för hur mycket den gravida kvinnan bör träna men studier visar att det är få som följer dessa. Barnmorskan upplever det svårt att ge råd och det finns ett behov av att hitta strategier som kan användas i arbetet med att främja fysisk aktivitet. Syftet med denna studie var att beskriva barnmorskors strategier för att främja fysisk aktivitet under graviditeten. Studien utfördes enligt kvalitativ metod där semistrukturerade intervjuer användes för insamling av data som sedan analyserades utifrån tematisk analys. I studien framkom ett flertal olika strategier som barnmorskorna använde för att främja fysisk aktivitet under graviditeten; Att ge råd, Att motivera, Att söka stöd i omgivningen, Att individualisera, Att vårda relationen och Att utveckla. Studien visade också att barnmorskorna upplevde arbetet med att främja fysisk aktivitet som viktigt men svårt. Författarna anser att strategierna är användbara, inte bara av barnmorskan utan även av annan personal inom hälso- och sjukvården som arbetar med att främja fysisk aktivitet under graviditeten.

Avaliação morfométrica e densimétrica através de assinatura nuclear digital em biópsias de esôfago

Foram estudadas, pelo método da assinatura digital, 35 biópsias esofágicas provenientes de pacientes da província de Linxian, China, classificadas por dois observadores com ampla experiência em patologia gastrointestinal como normais, displasias ou carcinomas (8 casos normais, 6 displasias leves, 8 displasias moderadas, 4 displasias acentuadas, 4 carcinomas suspeitos de invasão e 5 carcinomas invasores). O objetivo do trabalho foi caracterizar os núcleos das populações celulares desses casos de forma que permitisse a derivação de informações diagnósticas e de possível implicação prognóstica a partir do estudo quantitativo das características nucleares de cada caso ou categoria diagnóstica. As biópsias foram coradas pelo método de Feulgen, sendo então selecionados e digitalizados 48 a 50 núcleos de cada uma delas. De cada núcleo foram extraídas 93 características cariométricas, arranjadas arbitrariamente em histograma designado como assinatura nuclear. Da média aritmética de cada característica dos núcleos de uma mesma biópsia resultou a assinatura digital do caso. A análise de funções discriminantes, baseada nas 15 características cariométricas que ofereceram melhor discriminação entre as categorias diagnósticas, mostrou que o grupo classificado como normal foi claramente distinto das demais categorias. A densidade óptica total aumentou progressivamente segundo a classificação das biópsias, do normal à displasia acentuada, sendo o valor do carcinoma semelhante ao da displasia moderada. A matriz de comprimento de seqüência apresentou o mesmo perfil, ou seja, ambas as características ofereceram discriminação clara entre as categorias diagnósticas, com exceção do carcinoma invasor, cujos valores foram superponíveis aos da displasia moderada. O estudo demonstrou a viabilidade da quantificação de características nucleares através das assinaturas nucleares digitais, que demonstraram diferenças estatisticamente significativas entre diferentes categorias diagnósticas e a elevação progressiva dos valores mensurados relacionados com o espectro das lesões, apresentando-as como um histograma (assinatura digital nuclear).

Estudo da viabilidade técnica da utilização de escórias de aciaria do processo LD como adição em cimentos

A reciclagem de resíduos apresenta-se como uma alternativa adequada com relação à preservação dos recursos naturais e do meio ambiente. As escórias de aciaria são resíduos siderúrgicos originados na fabricação do aço, e são geradas em grandes quantidades. Estes resíduos são estocados nos pátios siderúrgicos, onde permanecem, na sua maioria, sem qualquer destino. Normalmente, as escórias de aciaria são volumetricamente instáveis, apresentando características expansivas, e por esta razão, a aplicação das mesmas em materiais de construção torna-se restrita. Esta pesquisa tem como objetivo estudar a viabilidade técnica do uso das escórias de aciaria LD como adição em cimentos, propondo um método de estabilização por meio de granulação por resfriamento brusco destas escórias, buscando, desta forma, a eliminação do fenômeno da expansão, e visando a melhoria das características destes resíduos. No processo de estabilização, a escória líquida foi granulada em uma usina siderúrgica. Estudos complementares de granulação foram realizados nos laboratórios da UFRGS, empregando-se escórias refundidas. A granulação por resfriamento brusco favoreceu a redução do CaOlivre, a eliminação do MgO na forma de periclásio, e a eliminação do bC2S das escórias, considerados agentes causadores da expansão. No entanto, a elevada basicidade da escória LD dificulta a formação da estrutura vítrea e a separação da fração metálica após o resfriamento brusco. Foram realizados ensaios de expansão das escórias, atividade pozolânica, e resistência mecânica de argamassas com escórias granuladas. O resfriamento brusco proporcionou a eliminação da expansão e o desenvolvimento das propriedades pozolânicas/cimentícias da escória granulada. Como adição em cimentos, do ponto de vista da resistência mecânica, as argamassas compostas com escórias granuladas e clínquer apresentaram níveis de resistência à compressão axial compatíveis com as especificações referentes ao cimento Portland composto, apesar destes resultados serem inferiores aos obtidos para as argamassas de referência.

Mercado secundário de títulos públicos: microestrutura, liquidez e spread de compra e venda para o mercado de LTNs no Brasil

Este trabalho está dividido em dois ensaios. O primeiro ensaio examina aspectos da liquidez do mercado secundário de títulos públicos no Brasil no período 2003 a 2006 e os determinantes do spread de compra e venda no mercado secundário de LTN - Letra do Tesouro Nacional no período 2005 a 2006. Os spreads foram calculados com base em dados diários de alta freqüência, para períodos de 30 minutos e de um dia. Em linhas gerais, a liquidez é um determinante importante no cálculo do spread. Especificamente os spreads diminuem quando os volumes ofertados aumentam. No caso dos prazos de vencimento, os spreads aumentam quando os prazos se ampliam. LTNs com prazos de vencimentos até 30 dias apresentaram spreads de 1 centavo de reais (1.89 bp) enquanto que LTNs com prazos acima de dois anos apresentaram spreads médios em torno de 54 centavos de reais (3.84 bp) para intervalos de 30 minutos e 81 centavos de reais (5.72 bp) para intervalos de um dia. Os testes econométricos foram realizados com base em um modelo apresentado por Chakravarty e Sarkar (1999) e aplicado ao mercado americano de bonds no período de 1995 e 1997. Os testes foram feitos utilizando-se a técnica do Método dos Momentos Generalizados (GMM). Os resultados confirmam o spread de compra e venda como medida importante no acompanhamento da liquidez. O segundo ensaio compara aspectos da liquidez e da microestrutura do mercado de títulos públicos em alguns paises como Brasil, Chile, México, Coréia, Singapura, Polônia e Estados Unidos. A análise utiliza algumas dimensões da microestrutura como a liquidez do mercado secundário (spread de compra e venda, giro do estoque de títulos e vencimentos mais negociados), os custos de eficiência, a estrutura e transparência do mercado primário e secundário e, por último, a segurança do mercado. O objetivo é comparar as características e o funcionamento dos mercados secundários desses paises e, confrontar com a realidade do mercado brasileiro face ao desenvolvimento da microestrutura. Apesar da falta de alongamento dos prazos dos títulos públicos, o mercado secundário no Brasil apresenta aspectos da microestrutura semelhantes aos paises em consideração o que sugere a existência de outros fatores fora a microestrutura que limitam o aumento dos prazos. Os resultados do primeiro ensaio ajudam nas comparações dos demais paises. Como resultado, encontramos que embora a liquidez do mercado secundário de títulos públicos no Brasil concentra-se em papéis de prazo menor, este fato provavelmente não se deve a questões de microestrutura do mercado.

Políticas de recursos humanos da Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e a elevação da faixa etária média de seus servidores

Este estudo teve como objetivo conhecer as expectativas dos servidores do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) em relação às políticas de recursos humanos, dada a elevação da faixa etária da população dos servidores desta instituição. Tomou como ponto de partida os resultados das pesquisas do IBGE - Censo Demográfico e a Pesquisa Nacional de Domicilio - que vêm demonstrando ao longo dos anos a tendência de aumento da esperança de vida da população brasileira. Tendência essa que se reflete na elevação da faixa etária média dos trabalhadores dentro dessa instituição. E ainda, considerou a evolução do papel da Área de Recursos Humanos ao longo dos anos e a sua importância dentro da gestão pública brasileira, dado que sempre teve um lugar de destaque nas diversas reformas administrativas implementadas. Assim, baseado em três vetores: elevação da expectativa de vida do brasileiro, administração de recursos humanos e administração pública brasileira, identificou como o IBGE e seus servidores têm vivenciado a realidade de um quadro de trabalhadores cada vez mais velhos. As entrevistas realizadas com os servidores, analisadas a partir do método da Análise de Conteúdo, revelaram que a questão do envelhecimento, apesar de ter reflexos fortes dentro da instituição, ainda não é claramente destacada dentro das políticas de recursos humanos, o que faz com que os servidores não consigam perceber políticas de RH focadas no envelhecimento do quadro, mostrando-se desmotivados e decepcionados quanto ao tema e ao mesmo tempo ansiosos por mudanças claras e radicais no que tange a gestão das políticas de RH.

Análise botânica, química e biológica comparativa entre flores das espécies sambucus nigra L. e sambucus australis cham. & Schltdt. e avaliação preliminar da estabilidade

Flores das espécies Sambucus nigra, de origem européia, e Sambucus australis, nativa da América do Sul (Caprifoliaceae), denominadas sabugueiro e sabugueirodo- brasil, respectivamente, são utilizadas popularmente sob forma de infusão, como antiinflamatórias, laxativas e para condições febris resultantes de afecções do trato respiratório. Estudos prévios para S. nigra indicam compostos fenólicos como principais constituintes químicos, sendo estes relacionados às principais atividades biológicas avaliadas. Objetivando comparar esta espécie com Sambucus australis, foram realizadas análises botânicas macro e microscópicas das flores, identificando as principais diferenças entre as espécies, tais como o número de lóculos no ovário e presença de idioblastos cristalíferos em algumas estruturas, e observando os possíveis contaminantes (pedicelos). Também foram determinados os parâmetros farmacopéicos: cinzas totais e perda por dessecação. Após a análise química, foi escolhido o flavonóide rutina como marcador das espécies, para realizar análises quantitativas nas 31 amostras adquiridas e / ou coletadas, utilizando método de CLAE previamente validado. Soluções hidroetanólicas apresentaram maior capacidade de extração do produto alvo. Os limites mínimos de rutina observados para ambas as espécies foram de aproximadamente 0,65%. Também foram quantificados, por método espectrofotométrico, os flavonóides totais expressos em quercetina, sendo 0,93% e 1,46% os teores mínimos determinados para S.nigra e S. australis, respectivamente. O estudo da estabilidade acelerada (50°C ± 90% U.R.), avaliando a degradação dos constituintes químicos presentes permitiu sugerir a cinética de degradação de segunda ordem para da rutina nas duas espécies. Comparações de atividades biológicas das espécies foram realizadas pelos ensaios das atividades antiinflamatória (inibição do edema em pata de rato induzido por carragenina) e antioxidante (DPPH). Os resultados para o primeiro ensaio demonstraram ação equivalente em ambas as espécies para extratos hidroetanólicos a 80% (86% de inibição) e aquosos (81%), com atividade semelhante ao padrão indometacina (~83%); para a atividade antioxidante os extratos hidroetanólicos a 80% foram mais ativos (CE50 = 16 μg/ml) que os aquosos (CE50 = 27 μg/ml) em S. australis, e ambos extratos, superiores ao 28 extrato padronizado Gingko biloba (CE50 = 40 μg/ml) e aos extratos de S. nigra (CE50= 50 μg/ml – hidroetanólico e CE50= 32 μg/ml – aquoso).